Читать онлайн «Большая энциклопедия техники». Страница 392

Главные тенденции в развитии арифметических устройств связаны с использованием микроэлектроники. Вследствие чего применяются матричные схемы для прямого суммирования и умножения десятичных цифр, параллельно-параллельные и сверхпараллельные сумматоры, аппаратные методы 2-го порядка для ускорения деления и умножения, другими словами, построения с большим числом повторяющихся элементов и систематическими связями между ними. Ищутся также новые способы кодирования чисел, которые упрощают выполнение операций, иные методы ускорения операций, исправления ошибок и аппаратного контроля. При этом ставятся цели повышения быстродействия, увеличения надежности, уменьшения стоимости потребляемой мощности и габаритов.

Арифмометр – настольная вычислительная машина, предназначенная для выполнения арифметических действий. Машина для математических вычислений была сконструирована Б. Паскалем в 1641 г., тем не менее первую действующую машину, выполняющую 4 математических действия, сконструировал немецкий часовой мастер Ган в 1790 г. Петербургский механик В. Т. Однер в 1890 г. начал изготовление русских счетных машин, ставших прообразом последующих моделей арифмометров.

Арифмометр.

Арифмометр оснащен механизмом, предназначенным для установки и передачи чисел в счетчик, счетчиком результата, счетчиком оборотов, устройством для сброса результата, электрическим или ручным приводом. Он наиболее эффективен при осуществлении операций деления и умножения.

С развитием вычислительной техники арифмометры заменяются более современными клавишными вычислительными машинами.

Бареттер – стабилизатор силы тока, устройство в виде заполненного водородом стеклянного сосуда, внутри которого размещена тонкая железная проволока, другими словами нить. Сила электрического тока, протекающего по ней, остается стабильной в некоторых пределах при перемене на ее концах электрического напряжения. Бареттер используют в радиоэлектронных устройствах.

Видеоадаптер – электронная плата, обрабатывающая видеоданные (графику и текст) и управляющая работой дисплея. Он задает количество цветов и разрешающую способность дисплея.

Видеоадаптер имеет в своем составе видеопамять, модуль BIOS и регистры ввода-вывода. Устройство подает в дисплей сигналы развертки изображения и сигналы управления яркостью лучей.

Винчестер – накопитель на жестком магнитном диске (дисках), являющийся основой постоянной внешней памяти ПК. Состоит из трех частей: в состав первой входят один либо несколько дисков, на магнитную поверхность которых наносятся данные; второй блок представляет собой механическое устройство, предназначенное для перемещения считывающих головок и вращения дисков; третий блок – это электроника, которая управляет обработкой данных механическим устройством.

Вычислительная машина – устройство либо совокупность устройств, которые предназначены для автоматизации и механизации процесса обработки информации (вычислений).

В соответствии с применяемой формой представления информации машины можно разделить на два класса: дискретного действия – цифровые и непрерывного действия – аналоговые.

Из-за универсальности цифровой формы представления информации электронные вычислительные машины являются самым лучшим типом устройства обработки данных.

Необыкновенные свойства ЭВМ – автоматизация вычислительного процесса, основанного на программном управлении, огромная скорость выполнения логических и арифметических операций, возможность хранения значительного объема различной информации, способность решения обширного круга задач обработки данных и математических задач – делают подобные машины мощным средством научнотехнического прогресса.

Главное значение ЭВМ состоит в том, что в первый раз с их возникновением человек получил устройство для автоматизации процессов обработки информации. В большинстве случаев ЭВМ позволяют значительно повысить эффективность умственного труда. Внедрение ЭВМ сильно повлияло на многие области техники и науки, вызвало процесс их компьютеризации и математизации.

ЭВМ содержит следующие основные устройства: арифметическо-логическое устройство, устройство управления, пульт ручного управления, устройства ввода данных в машину и вывода из нее результатов расчета и память.

Арифметическо-логическое устройство (АЛУ) осуществляет логические и арифметические преобразования над вносимыми в него машинными словами, т. е. кодами конкретной длины, являющимися числами или другим видом информации.

Память хранит информацию, которая передается из других устройств, в том числе подающуюся в машину извне через устройство ввода, и выдает обратно во все другие устройства уже переработанную информацию, необходимую для осуществления вычислительного процесса. Память машины в большинстве случаев состоит из двух частей: быстродействующей основной или оперативной (внутренней) памяти (ОП) и относительно медленно действующей, однако способной хранить гораздо больший объем информации внешней памяти (ВП).

Оперативная память имеет в своем составе некоторое число ячеек, каждая из которых предназначена для хранения машинного слова. Ячейки нумеруются, номер является ее адресом.

В запоминающих устройствах, выполняющие в ЭВМ функцию памяти, производятся операции считывания хранимой информации для передачи в иные устройства и записи информации, которая поступает из других устройств. При считывании машинного слова из ячейки ее содержимое не меняется, и если возникает такая потребность, слово может быть снова считано из той же ячейки. При записи хранившееся в ячейке слово удаляется и его место занимает новое.

Управляющее устройство (УУ) автоматически руководит вычислительным процессом.

Автоматическое управление процессом решения задачи достигается на базе принципа программного обеспечения, которое является главной особенностью ЭВМ.

Устройство вывода предназначено для выдачи из машины результатов расчета.

С помощью пульта управления оператор запускает и останавливает машину, а при возникновении такой потребности может регулировать процесс решения задачи.

ЭВМ обладают универсальностью, т. е. они могут использоваться для решения различных задач. Любая нужная точность вычислений может быть достигнута с помощью увеличения числа разрядов в представлении чисел в ЭВМ и соответствующего увеличения количества оборудования без повышения требований к точности работы данных электронных схем.

Каждая ЭВМ обладает конкретными свойствами, такими, например, как возможность обрабатывать информацию той или иной формы (цифровую, алфавитно-цифровую, которая представлена словами переменной или постоянной длины и т. п.), производить определенные логические и арифметические преобразования, операции, которые связаны с организацией совокупной работы устройств машины, и др.

Для придания ЭВМ конкретных свойств применяют средства двух видов: программные и аппаратурные.

Часть свойств ЭВМ приобретает из-за наличия в ее составе электромеханического или электронного оборудования, которое специально предназначено для реализации данных свойств.

Ряд других свойств приобретается программным путем без специальных аппаратурных средств, при этом используются имеющиеся в наличии аппаратурные средства машины, которые работают в предписанном порядке в соответствии с программой, позволяющей обеспечить выполнение машиной данной функции.

Как правило, для придания ЭВМ того или иного свойства применяют комбинацию программных и аппаратурных средств, что позволяет при довольно небольших аппаратурных затратах получить высокую эффективность и быстродействие при реализации соответствующей функции.

С точки зрения пользователя не так важно, выполняется та или иная функция программными или аппаратурными средствами. Поэтому можно говорить о виртуальной ЭВМ, которая обладает некоторыми свойствами, реализуемыми с помощью совокупности программных и аппаратурных средств.

Система программного обеспечения ЭВМ является комплексом программных средств, который можно разделить на операционную систему, пакеты прикладных программ и комплект программ технического обслуживания.

Операционные системы представляют собой важнейшую и центральную часть программного обеспечения ЭВМ, которая предназначена для эффективного управления вычислительным процессом, распределения ресурсов ЭВМ и планирования работы, организации выполнения программ при различных режимах работы машины и автоматизации процесса их подготовки, облегчения общения оператора с машиной.